Ensaio de Wheel-Tracking

O ensaio internacionalmente conhecido como Wheel-Tracking é utilizado para a determinação da resistência à deformação permanente das misturas betuminosas, através da aplicação de cargas rolantes, que de alguma forma simulam a sucessiva passagem dos rodados dos veículos. Em português podem designar-se por ensaios com simulador de tráfego. Diversas entidades desenvolveram equipamentos deste tipo, os quais variam bastante entre si, tendo em comum apenas o princípio de aplicação das cargas. De facto, de uns casos para os outros variam bastante algumas das características dos equipamentos, tais como o tipo de roda, a frequência do movimento, a velocidade da roda, a pressão exercida sobre o material, entre outras (Capitão, 2003).

O Wheel-Tracking está normalizado pela norma EN 12697-22, na qual são mencionados três equipamentos para a execução deste ensaio: o equipamento de pequenas dimensões (small

size device), o de grandes dimensões (large size device) e o extragrande (extra-large device).

Em todos os tipos de equipamento é avaliada a profundidade da deformação atingida a partir das passagens repetidas de um rodado, a temperatura constante.

Para a realização do ensaio com o equipamento pequeno, a norma recomenda a preparação de 6 provetes (lajetas), com um comprimento mínimo de lado, de 305mm. A altura do provete, com um valor máximo de 80mm, varia consoante a dimensão máxima dos agregados da mistura. O número de provetes a efetuar depende do equipamento utilizado.

O modo de produção de mistura é idêntico ao referido para os provetes cilíndricos, mas as lajes são moldadas num molde próprio com as dimensões pretendidas. A compactação deve ser realizada de acordo com a EN 12697-33+A1, utilizando um dos métodos de compactação indicados na norma, por exemplo através de um rolo metálico liso (Figura 4.6).

De modo a ser iniciado o ensaio, as lajetas são previamente acondicionadas à temperatura de ensaio, a qual varia entre 40ºC e 60ªC, no interior da camara do próprio equipamento por um período de 4h a 24h. O Anexo Nacional da NP EN 13108-1 recomenda que deverá utilizar-se o procedimento de ensaio B ao ar, para uma temperatura de ensaio de 60ºC. Tendo sido adotado o procedimento B, as lajes foram acondicionadas em estufa a 60ªC durante 4 horas antes de iniciado o ensaio no equipamento do Wheel-Tracking.

Após a colocação da laje no equipamento (Figura 4.6) é iniciada a aplicação de carga através da roda do equipamento para este procedimento, que deve ocorrer durante 10000 ciclos, correspondendo cada ciclo a duas passagens da roda. O ensaio termina quando são atingidos 10000 ciclos, ou quando é atingida uma profundidade de rodeira de 20mm. A norma de ensaio EN 12697-22recomenda a aplicação de uma carga de cerca de 700N ao provete, o que equivale, a uma tensão de contacto da roda de, aproximadamente, 700kPa.

Figura 4.6 Equipamentos de compactação (esquerda) e de ensaio de Wheel-Tracking (direita) O próprio equipamento, através do software de controlo, regista leituras de deformações em cada ciclo, permitindo graficamente obter como resultado uma curva que relaciona o tempo de ensaio (ciclos) com a deformação do provete. A Figura 4.7 apresenta a variação com o tempo da deformação vertical média obtida para series de provetes de laboratório diferindo entre elas a percentagem de betume da mistura. (Gardete, 2006).

Figura 4.7 Variação com a tempo da deformação vertical média obtida para série de provetes em laboratório (López et al, 2015)

É possível distinguir três fases na curva resultante:

 Fase 1 – Que resulta numa variação rápida e acentuada da inclinação da curva, nesta fase verifica-se alguma densificação da mistura devido à ação da roda;

 Fase 2 – A velocidade de deformação é inferior à da fase 1 e toma um valor constante. Nesta fase a curva de deformação é quase linear, pelo que a velocidade de deformação obtida nesta fase é usualmente o indicador utilizado para a caracterização das misturas betuminosas à deformação permanente;

 Fase 3 – Nesta fase a velocidade de deformação cresce rapidamente sofrendo o provete deformações apreciáveis. Esta fase é associada à rotura do provete(Gardete, 2006).

A análise dos valores resultantes deste ensaio permite a determinação de vários parâmetros, os quais avaliam a resistência da mistura betuminosa à deformação permanente. Os parâmetros

Nº ciclos D ef o rmaç ão ( mm )

medidos são: a percentagem de profundidade média da rodeira, expressa em mm, PRDAIR

(Mean Proporcional Ruth Depth in air) e o valor da taxa de deformação média Wheel-

Tracking, expressa em mm/103 ciclos, WTSAIR (Mean Wheel-Tracking Slope). Em termos

numéricos,a percentagem de profundidade média da rodeira, PRDAIR é calculada através de

uma média da percentagem de profundidade média da rodeira de cada conjunto de duas lajes. Na Figura 4.8 apresenta-se uma lajeta após a realização do ensaio.

Figura 4.8 Laje após o ensaio

O valor da taxa de deformação média Wheel-Tracking, designado por WTSAIR (Mean Wheel- Tracking Slope), obtida no final do ensaio é dada pela equação (4.3):

(4.3) 𝑊𝑇𝑆𝐴𝐼𝑅=

𝑑10000− 𝑑5000

5 Onde:

 𝑑₁₀₀₀₀é a profundidade média da rodeira após a aplicação de 10000 ciclos de carga, expresso em mm;

 𝑑₅₀₀₀ é a profundidade média da rodeira após a aplicação de 5000 ciclos de carga, expresso em mm.

O valor de PRDAIR (Mean Proporcional Ruth Depth in air), é calculado pela equação (4.4).

(4.4) 𝑃𝑅𝐷𝐴𝐼𝑅 = 𝑅𝐷_𝐴𝐼𝑅 ℎ Onde:  𝑅𝐷𝐴𝐼𝑅 = 𝑑10000;

 ℎ é a altura da laje, expresso em mm.

Os valores resultantes deste ensaio, WTSAIR e PRDAIR, permitem que a avaliação em

laboratório da resistência à deformação permanente de uma mistura seja declarada, de acordo com as categorias indicadas na norma NP EN 13108-1. A título exemplificativo, apresentam- se na tabela 4.3 e 4.4 as categorias exigidas para a taxa (ou velocidade) de deformação média em ensaio de pista (WTSAIR) e para a percentagem de profundidade média da rodeira

Tabela 4.3 Categorias de WTSair

Taxa de deformação em ensaios de pista, mm por 103 _{ciclos de carga}

Categoria WTSair 0,03 WTSAIR0,03 0,05 WTSAIR0,05 0,07 WTSAIR0,07 0,10 WTSAIR0,10 0,15 WTSAIR0,15 0,30 WTSAIR0,30 0,40 WTSAIR0,40 0,50 WTSAIR0,50 0,60 WTSAIR0,60 0,80 WTSAIR0,80 1,00 WTSAIR1,00

Não requerido WTSAIRNR

Tabela 4.4 Categorias de PRDair

Percentagem de profundidade de rodeira, máxima % Categoria PRDair 1,0 PRDAIR1,0 1,5 PRDAIR1,5 2,0 PRDAIR2,0 3,0 PRDAIR3,0 5,0 PRDAIR5,0 7,0 PRDAIR7,0 9,0 PRDAIR9,0

Não requerido PRDAIRNR

4.3 Síntese

O anexo nacional da NP EN 1308-1 sugere, por razões de simplicidade de aplicação, que a formulação em laboratório de misturas betuminosas fabricadas a quente seja efetuada com base no método de Marshall.

A referida norma propõe também a realização de ensaios complementares a incluir nos estudos de formulação, designadamente a avaliação da sensibilidade à água e da resistência à deformação permanente das composições a que se chega pelo método de Marshall.

Assim, a formulação empírica tal como é proposta na NP EN 1308-1, estabelece a composição de uma mistura betuminosa com base num conjunto de características

volumétricas e mássicas do material, ao mesmo tempo que considera vários parâmetros de resistência mecânica que, embora não permitam medir diretamente o desempenho, dão algumas indicações sobre a bondade do comportamento da mistura, tendo por base a experiência passada.

5 Formulação Volumétrica de Misturas Betuminosas